[发明专利]基于高精度辅助相机和球靶标的多摄像机全局校准方法

摘要

本发明提出一种基于高精度辅助相机和球靶标的多摄像机全局校准方法，针对布局复杂且无公共视场的多摄像机系统，以全局相机坐标系为世界坐标系，待标定相机和全局相机同时重构一组(至少三个)球靶标的球心在自身坐标系下的三维坐标，据此求解两个坐标系之间的转换矩阵。从而得到所有相机坐标系到世界坐标系的转换矩阵。在重构球心三维坐标时，采用单视图的方法，并采用参数方程来表述球投影模型，这可以大大提高球心重构精度。本方法具有操作简便、柔性好等优点，对于布局复杂且无公共视场的多摄像机系统，也能方便地完成校准任务。

主权项

一种基于高精度辅助相机和球靶标的多摄像机全局校准方法，其特征在于：该方法的步骤为：步骤(1)、安装固定内参已提前标定过的多个摄像机，在每个待校准摄像机视场内合适位置处摆放至少三个球靶标，并避免相互遮挡，在合适位置固定一个高精度全局摄像机，使所有球靶标都在其视场之内，并以全局摄像机坐标系为世界坐标系；步骤(2)、将球靶标在合适位置摆放多次，每个待校准摄像机拍摄各自视场内的球靶标，全局摄像机拍摄所有球靶标；步骤(3)、对于每一组球靶标，重构它们的球心在摄像机坐标系和世界坐标系中的三维坐标，并利用非线性优化的方法求解摄像机坐标系和世界坐标系的转换矩阵，从而完成所有摄像机的全局校准；其中，在建立球投影模型的过程中，首先通过向量数量积的方式得到圆锥曲面方程的向量形式，再把圆锥曲面方程的向量形式转换为参数方程形式，即转换为带有三个参数的参数方程，并据此得到球投影椭圆曲线的参数方程，使用球图像边缘上的一组采样点来拟合椭圆曲线的参数方程，从而得到三个参数的解析解，进而可以得到球心三维坐标。